EA016392B1

EA016392B1 - Способ выполнения теплоизоляционного стыка предварительно теплоизолированных трубопроводов

Info

Publication number: EA016392B1
Application number: EA201000589A
Authority: EA
Inventors: Александр Иванович Васильев; Виктор Станиславович Пашковский; Владимир Владимирович Шабловский
Original assignee: Ооо"Смит-Ярцево"
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2012-04-30
Also published as: EA201000589A1

Abstract

Изобретение относится к области строительства трубопроводов и предназначено для изоляции стыковых соединений предварительно теплоизолированных трубопроводов в полимерной оболочке для тепловых сетей, водопроводов, нефтяных трубопроводов диаметром 57-1500 мм. Задачей изобретения является использование преимущества прототипа - термоусадочной муфты при упрощении способа и повышении его производительности, в особенности при термоизоляции стыка предварительно теплоизолированных трубопроводов. Поставленная задача решается тем, что ленту электронагревательного элемента перед установкой изгибают вдоль продольной оси со стрелой прогиба в направлении муфты, при этом стрелу прогиба выполняют меньшей или равной зазору между муфтой и поверхностью оболочки, включают электронагревательный элемент сначала на малый нагрев, а затем после усадки на полный нагрев для сварки муфты и оболочки. Имеются и другие отличия от прототипа. Преимущества процесса заключаются в простоте реализации способа и повышении его производительности по сравнению с известными способами и повышении надежности против раскрытия герметичности сварочного шва в продольном направлении.

Description

Изобретение относится к области строительства трубопроводов и предназначено для изоляции стыковых соединений предварительно теплоизолированных трубопроводов в полимерной оболочке для тепловых сетей, водопроводов, нефтяных трубопроводов диаметром 57-1500 мм.

Известен теплоизоляционный стык предварительно теплоизолированных трубопроводов, включающий полимерную муфту, присоединенную с охватом к концам полимерных оболочек изолированных теплоизоляционным материалом и соединенных между собой трубопроводов, теплоизоляционный материал, заполняющий пространство между внутренней поверхностью упомянутой муфты, наружной поверхностью соединенных между собой трубопроводов и торцами теплоизоляционного материала этих трубопроводов [1].

Недостатком известного теплоизоляционного стыка является наличие продольного сварного шва на полимерной муфте, что снижает ее прочностные характеристики из-за неравномерности распределения нагрузок по периметру муфты. Это увеличивает вероятность возникновения протечек.

Известен способ выполнения теплоизоляционного стыка предварительно теплоизолированных трубопроводов, включающий соединение концов трубопроводов друг с другом, установку полимерной муфты на стык с охватом ее концами концов полимерных оболочек трубопроводов, заваривание продольного шва муфты, соединение муфты с концами оболочек соединяемых трубопроводов, проверку герметичности соединения муфты и оболочек и заполнение пространства между внутренней поверхностью муфты, наружной поверхностью соединенных между собой трубопроводов и торцами теплоизоляции трубопроводов теплоизоляционным материалом [2].

Недостатком известного способа является то, что он предполагает осуществление операции по завариванию продольного шва, что приводит к перераспределению нагрузок по периметру муфты, в том числе и при осуществлении операции по соединению муфты с концами оболочек соединяемых трубопроводов. Выполнение стыка занимает более длительное время и снижает эксплуатационную надежность трубопроводов.

Известна также группа решений по теплоизоляционным стыкам предварительно теплоизолированных трубопроводов и способов его реализации, описанных в патентах ЗАО Мосфлоулайн [3, 4].

Известные способы создания теплоизоляционных стыков предварительно теплоизолированных трубопроводов включают установку перед соединением труб полимерной муфты большего наружного диаметра, присоединение ее с охватом к концам полимерных оболочек изолированных теплоизоляционным материалом и соединенных между собой трубопроводов и размещение электронагревательных элементов, расположенных по периметру концов оболочек между их наружными поверхностями и внутренней поверхностью муфты, обсадку муфты с помощью нагрева и сварку муфты с полимерными оболочками труб с помощью электронагревательных элементов.

Известные способы выполнения теплоизоляционного стыка предварительно теплоизолированных трубопроводов обладают главным недостатком, заключающимся в том, что после надвигания муфты на зону соединения муфту необходимо нагреть, чтобы она охватила концы пластиковой теплоизоляции предварительно теплоизолированных труб вместе с электронагревательным элементом. Этот нагрев сопряжен с наружной тепловой обработкой трубы обычно газовой горелкой. Особенно этот процесс неудобен и трудоемок при наружном диаметре соединяемых трубопроводов 300 мм и более. Недостаток обусловлен тем, что одновременно нагревать большую поверхность муфты по известному способу невозможно. А различный нагрев разных участков приводит к неравномерному сжатию муфты.

В качестве прототипа принят способ выполнения теплоизоляционного стыка предварительно теплоизолированных трубопроводов [5], включающий соединение концов трубопроводов друг с другом, установку электронагревательных элементов по периметру поверхности оболочки из полимерной трубы каждого из соединяемых концов трубопроводов, установку полимерной муфты на стык с охватом ее концами электронагревательных элементов, установку и затяжку обжимных лент снаружи муфты в зоне расположения электронагревательных элементов, электросварку муфты с оболочками соединяемых трубопроводов и заполнение пространства между внутренней поверхностью муфты, наружной поверхностью соединяемых между собой трубопроводов и торцами теплоизоляции трубопроводов теплоизоляционным материалом, в котором используют термоусадочную полимерную муфту, изготовленную из отрезка полимерной трубы, не прошедшей обработку коронным разрядом, при этом муфту подвергают механическому увеличению внутреннего диаметра до величины, превышающей наружный диаметр оболочки, и перед соединением концов трубопроводов надвигают на один из них поверх оболочки, а перед установкой обжимных лент осуществляют усадку муфты путем нагрева обеих ее концов, например, газовой горелкой.

Недостатком прототипа является большая трудоемкость подготовительных работ, связанных с операцией термоусадки муфты, а также неудобство и трудоемкость процесса при наружном диаметре соединяемых трубопроводов 300 мм и более. Другим важным недостатком является недостаточная прочность сварного шва, поскольку в процессе работы трубопроводов возникают значительные температурные колебания и возможны продольные подвижки труб. При этом возникает вероятность смещения муфты относительно оболочки трубы.

Задачей изобретения является использование преимущества прототипа - термоусадочной муфты

- 1 016392 при упрощении способа и повышении его производительности, в особенности при термоизоляции стыка предварительно теплоизолированных трубопроводов, а также усиление прочности сварочного стыка муфты с оболочкой трубы за счет использования сварочного нагревательного элемента в качестве шпонки.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе выполнения теплоизоляционного стыка предварительно теплоизолированных трубопроводов, включающем соединение концов трубопроводов друг с другом, установку электронагревательных элементов по периметру поверхности оболочек, установку полимерной термоусаживаемой муфты диаметром, превышающим наружную оболочку теплоизолированной трубы на стык с охватом ее концами электронагревательных элементов, термоусадку муфты на наружную оболочку трубопровода в местах установки электронагревательных элементов, сварку муфты с оболочками соединяемых трубопроводов и заполнение пространства между внутренней поверхностью муфты и торцами теплоизоляции трубопроводов вспенивающимся теплоизоляционным материалом, согласно изобретению ленту электронагревательного элемента перед установкой изгибают вдоль продольной оси со стрелой прогиба в направлении муфты, при этом стрелу прогиба выполняют меньшей или равной зазору между муфтой и поверхностью оболочки, нагревательный элемент при этом включают на ток прогрева одновременно с термоусадкой муфты, а затем после усадки муфты подают сварочный ток для сварки муфты и оболочки.

Поставленная цель достигается также и тем, что радиус изгиба ленты электронагревательного элемента составляет 1,5-2 ширины электронагревательного элемента.

Поставленная цель достигается также и тем, что ток прогрева составляет 15-25% от тока сварки.

Поставленная цель достигается также и тем, что на наружную поверхность муфты, подлежащей термоусадке, помещают гибкий охватывающий нагревательный элемент, выполненный в виде полосы, включают средство нагрева для обеспечения термоусадки муфты.

Поставленная цель достигается также и тем, что средство нагрева для термоусадки выполняют в виде газового, водяного или электрического нагревателя.

Поставленная цель достигается также и тем, что нагревательный элемент для термоусадки выполнен по длине меньше длины наружной окружности муфты и оснащен натяжным устройством, при этом в процессе усадки муфты элемент постоянно натягивают, обеспечивая постоянный контакт с поверхностью термоусаживаемой муфты.

Такое выполнение способа позволяет перед сваркой предварительно разогреть поверхность муфты и поверхность оболочки трубопровода, при этом сварочный нагревательный элемент предварительно внедряется в пластиковые оболочки. При этом при сварке не происходит уплощение и распрямление ленты, а лента внутри сварочного шва играет роль шпонки, которая усиливает шов в осевом направлении. Это чрезвычайно важно в трубопроводах, работающих при повышенных колебаниях температуры. После полного обжатия муфтой наружной оболочки с лентой электронагревательного элемента по последнему пропускают сварочный ток, который расплавляет и сплавляет вместе полимерную оболочку и муфту.

Для повышения эффективности нагрева муфты при термоусадке можно использовать дополнительный нагревательный элемент, выполненный в виде полой ленты, внутри которой подают теплоноситель. Теплоносителем может быть горячий газ, жидкость или электричество.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 показана предварительная сборка оболочки теплоизолированной трубы с муфтой и установкой изогнутого электронагревательного элемента;

на фиг. 2 - общий вид изогнутого электронагревательного элемента для сварки муфты с оболочкой; на фиг. 3 - соединение муфты с оболочкой;

на фиг. 4 - заполнение муфты вспенивающимся полимером;

на фиг. 5 - увеличенное изображение сварного соединения муфты с оболочкой;

на фиг. 6 - установка гибкого нагревательного элемента для термоусадки муфты;

на фиг. 7 - установка дополнительного нагревательного элемента с натяжным приспособлением.

Способ осуществляют следующим образом.

Соединяемые трубы 1 и 2 предварительно изолированы, при этом они покрыты полимерной оболочкой 3. Между трубой и полимерной оболочкой помещен вспененный теплоизолирующий полимер 4. После электросварки металлического трубопровода и проверки сварочного шва 5 на герметичность необходимо теплоизолировать зону соединения. Для этого перед сваркой труб на одну из наружных поверхностей трубы надевают муфту 6, изготовленную из термоусаживаемого материала. На поверхность оболочки 3 термоизолированной трубы в предполагаемом месте сварки с муфтой 6 вставляют предварительно изогнутую ленту нагревательного элемента 7 выпуклостью к внутренней поверхности муфты и концы стягивают, чтобы нагревательный элемент полностью прикасался к наружной поверхности оболочки 3, и концы его соединяют с источником сварочного тока (не показан). Лента 7 может быть выполнена гладкой, перфорированной или иметь иную ячеистую структуру. Предпочтительно изготавливать ленту надсечкой прорезей и последующим вытягиванием и изгибом вдоль оси с образованием стрелы прогиба 7. Известными методами, например степлером, закрепляют ленту электронагревателя в натяну

- 2 016392 том положении и надвигают муфту 6 на поверхность одной трубы 3. При необходимости стрелу прогиба ленты 7 можно изменить, поджимая боковые концы, обеспечив минимальный зазор между муфтой и оболочкой трубы. Точно также готовят второй конец трубы 3 и надвигают на муфту 6 на вторую оболочку 3 второй трубы. На наружную поверхность муфты 6 можно надеть дополнительный нагревательный элемент 8 с механизмом натяжения 9, выполненным известными способами. Дополнительный нагревательный элемент подключают к носителю тепла. После обсадки и сварки муфты с оболочкой трубы в муфте делают отверстие, через которое проверяют герметичность, заполняют полость вспенивающимся полимером и после окончания работ закрывают герметичной заклепкой 10.

Режимы предварительного подогрева и сварки муфты в зависимости от наружного диаметра трубопровода приведены в таблице.

Диаметр трубопровода, мм	Мощность нагрева, КВТ	Мощность сварки, КВТ	Время сварки, мин.
400	0,22	1.13	5,3
450	0,15	1,27	6,0
500	0,30	1,41	6,6
560	0,32	1,57	7,4
630	0,35	1,77	8,3
710	0,40	2,00	9,4
800	0,45	2,26	10,7
900	0,50	2,54	12,0
1000	0,56	2,82	13,3
1100	0,62	3,10	14,6
1200	0,68	3,38	16,0

Преимущества процесса заключаются в простоте реализации способа и повышении его производительности по сравнению с известными способами. Кроме того, метод обеспечивает сварочное соединение муфты с оболочкой трубы, обладающее повышенной надежностью против осевого сдвига.

Процесс разработан и испытан на предприятии ООО Смит-Ярцево РФ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Патент Великобритании № 2319316, МПК Р16Ь 59/20, опубл. 1998 г.

2. Патент Великобритании № 2319316, МПК Р16Ь 59/20, опубл. 09.10.97.

3. Патент РФ № 2282781, МПК Р16Ь 47/02, опубл. 27.08.2006.

4. Патент РФ № 2145688, МПК Р16Ь 59/20, опубл. 20.02.2000.

5. Патент РФ № 2178859, МПК Р16Ь 59/20, опубл. 27.01.2002 - прототип.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ выполнения теплоизоляционного стыка предварительно теплоизолированных трубопроводов, включающий соединение концов трубопроводов друг с другом, установку электронагревательных элементов по периметру поверхности оболочек, установку полимерной термоусаживающей муфты диаметром, превышающим наружную оболочку теплоизолированной трубы на стык с охватом ее концами электронагревательных элементов, термоусадку муфты на наружную оболочку трубопровода в местах установки электронагревательных элементов, сварку муфты с оболочками соединяемых трубопроводов и заполнение пространства между внутренней поверхностью муфты и торцами теплоизоляции трубопроводов вспенивающимся теплоизоляционным материалом, отличающийся тем, что ленту электронагревательного элемента перед установкой изгибают вдоль продольной оси со стрелой прогиба в направлении муфты, при этом стрелу прогиба выполняют меньшей или равной зазору между муфтой и поверхностью оболочки, нагревательный элемент включают на ток прогрева одновременно с термоусадкой муфты, а затем после усадки муфты подают сварочный ток для сварки муфты и оболочки.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что радиус изгиба ленты электронагревательного сварочного элемента составляет 1,5-2 ширины электронагревательного элемента.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ток прогрева составляет 15-25% от тока сварки.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на наружную поверхность муфты, подлежащей термоусадке, помещают гибкий охватывающий нагревательный элемент, выполненный в виде полосы, включают нагревательный элемент для обеспечения термоусадки муфты.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что нагревательный элемент для термоусадки выполняют в виде газового, водяного или электрического нагревателя.
6. Способ по п.4, отличающийся тем, что нагревательный элемент выполнен по длине меньше длины наружной окружности муфты и оснащен натяжным устройством, при этом в процессе усадки муфты элемент постоянно натягивают, обеспечивая постоянный контакт с поверхностью термоусаживаемой муфты.